水质情况分析

&ldquo 过去十年来我们一直呼吁要保护水资源，治污减排，但是水质状况并没有多少改善。&rdquo 清华大学饮用水安全研究所所长刘文君叹了一口气，向21世纪经济报道记者无奈地表示，若再不加快在源头堵住污染水源的行为，水污染治理的时间又很漫长，很快我国将水危机频发。　　4月11日兰州发生水污染事件之后，北京水质重金属含量严重超标的消息再次曝光：北京一些用户被告知家中自来水&ldquo 重金属含量严重超标&rdquo ，须加装净水器。　　尽管此后北京市自来水集团专门入户检测，并辟谣&ldquo 自来水重金属超标&rdquo ，但水质安全仍再一次高度牵动人们的神经。　　深处理水厂不足2%　　4月14日，北京自来水水质监测中心去爆料现场检查看，净水器厂家所说的重金属超标不过是其偷换概念，其检测数据应该是矿物质可溶性固体的数值，而这种物体完全对人身体有益无害，在自来水制水过程中不需要去除。　　4月17日，北京市自来水集团的企业代表聂燕冬再度回应称，北京的水质有保障，全过程的水质监测体系，具备很强的水质检测能力，有全面的水处理工艺。　　事实上，聂燕冬所言不虚。北京的自来水厂设备与技术能力均在国内名列前茅，而其对水质的检测严格程度亦是数一数二的，因此其水质合格率相对也比较高。据了解，北京市自来水拥有全过程的水质监测体系，在水源建水厂，出水厂和管网终端等五个环节都设置了安全防线。出水环节有三级检测，在用户终端还有302个检测点，随时关注水质问题。　　另外，北京自来水集团的水质检测中心检测能力达到了205项，远远超过国标的106项。因此，首创股份副总经理张恒杰评价起竞争对手北京市自来水厂的表现，仍客观地认为，北京的水已经比很多城市的水安全得多。　　只是，全国有几个北京?其他城市有多少做到像北京一样设备先进、技术多样、检测严格?　　国家城市给水排水工程技术研究中心总工程师郑兴灿指出，即便在新国标106项标准，并不是所有地区都能做到，少数只能做到10项或40项，目前做到深度处理的水厂不到2%。　　所谓深度处理，指的是通过臭氧、活性碳等技术，清除各类有机、无机化合物，使污染水达标，最终实现直饮。与此相对应的是传统水处理工艺，即絮凝(加聚合氯化铝)、沉淀、过滤(通过石英砂、卵石等)、消毒(加氯气等)。两者的区别在于传统工艺主要处理灭杀水中微生物，而深度处理还可以解决重金属离子和有机化合物污染。　　根据《全国城市饮用水安全保障规划(2006-2020年)》数据，全国近20%的城市集中式地下水水源水质劣于Ⅲ类。部分城市饮用水水源水质超标因子除常规化学指标外，甚至出现了致癌、致畸、致突变污染指标。　　据了解，地下水受As、F、Fe、Mn、放射性物质，以及天然化学背景与人为污染 地表水受微量污染物、重金属，以及突发性污染事故污染 湖泊水源泥沙剧减，对下游水体中的重金属等沉淀不利，而水库内泥沙淤积又容易出现富营养化。　　因此，当前我国的水质情况远超传统工艺能处理的范围，理应提升水厂的深度处理能力，但是现实情况却是不容乐观。　　而刘文君提供了另外一个数据：现在有不少水厂采用的臭氧活性炭深度处理工艺，处理工艺的规模占城市供水规模的10%左右。也就是说，即使比例都提升至10%，仍意味着90%的水处理无法排除被有机化合物或重金属污染的风险。　　水源地合格比例仅50%?　　如果自来水厂的处理工艺尚未提升，但进厂的水源水质保持优良，亦可确保出厂水是安全合格的。　　只是，我们自来水的水源真的优良吗?　　据了解，我国自来水的水源，取自地表水和地下水，地表水又分为河流、湖泊和水库。无论哪种水，现在都是一种匮乏的状态。原因是我国是一个缺水严重的国家。虽然我国淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2100立方米，仅为世界人均水平的28%。这个数据是2012年一位国家发改委官员透露的。　　在这个稀缺淡水资源的国家里，过去三十五年经济高速发展带来人们生活改善的同时，也带来了水质的噩梦。　　根据2001年对我国七大水系断面监测，达到三类水质可以进入自来水厂的最低要求的仅占29.5%，而劣V类水质却高达44% 另外，我国浅层地下水资源污染比较普遍，全国浅层地下水大约有50%的地区遭到一定程度的污染，约一半城市市区的地下水污染比较严重。由于工业废水的肆意排放，导致80%以上的地表水、地下水被污染。　　经过国家大力治理，水质状况有了改善。据2012年中国环境状况公报，长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西北诸河和西南诸河等十大流域的国控断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为68.9%、20.9%和10.2%。主要污染指标为化学需氧量、五日生化需氧量和高锰酸盐指数。　　也就是说，经过治理，11年间，劣V类水的比例大幅降至10.2%。不过，各地情况大不相同。海河劣Ⅴ类水比例高达40%以上，黄河、辽河与淮河也都有超过20%仍是劣Ⅴ类水。　　刘文君指出，实际上自来水的水源要求是一类和二类水，但这些优质水源实在太少了，才允许选用三类水。不过，我国三类水的比例，在这十大流域中也并不高。目前三类水达到90%以上的，仅仅是西北和西南诸河，长江、珠江、闽浙片河流鲜有超过80%，黄河、松花江等连60%都达不到。　　从这些合格比例不高的水域中再度筛选供应自来水厂的水源地，难度可想而知。刘文君还指出，水是流动的，即使水源地的水质达标，附近的河流污染的话，迟早会污染水源。　　2007年9月，时任国家环保总局局长周生贤曾在《中华人民共和国水污染防治法(修订草案)》的说明会上透露，全国113 个重点环保城市的222个饮水地表水源的平均水质达标率仅为72%，不少地区的水源地呈缩减趋势。　　后来，环保部对水源地的监测范围扩大，将地下水纳入进来，并在过去六年间加大水质治理，水源地的达标水质有了不小幅度的上升。2012 年，全国113 个环境保护重点城市共监测387 个集中式饮用水源地，其中地表水源地240 个，地下水源地147 个。水质达标率为95.3%，与上年相比，上升4.7 个百分点。　　也就是说，在全国重点环保监测的113个城市，饮用水水源的水质仍有4.7%是不合格的，而在更多中小城市，饮用水水源的真实情况很可能更糟糕。北京大学环境与工程学院研究员刘永认为，大城市的水质是基本有保障的，真正危险的是广大农村和中小城市。随着工业化、城镇化和农业现代化不断推进，农村环境形势严峻。工矿污染压力加大，生活污染局部加剧，畜禽养殖污染严重。　　《2012年中国环境公报》指出，试点村庄1370个饮用水源地监测断面(点位)水质达标率为77.2%。其中，地表水和地下水饮用水源地水质达标率分别为86.6%和70.3%。农村水质情况比重点城市糟得多。刘永指出，农村和中小城市的检测设备和技术都非常欠缺，水厂的处理工艺又传统原始，随着地表水和地下水污染加剧，这些区域的居民所喝的水里含些什么都不清楚，才真正可怕。　　由于环保部公开的数据，只有113个重点大城市的信息，全国其他数千个城市的水质情况并未披露。记者多方问询都未能获得。一位不愿意披露姓名的学者告诉记者，水质情况很糟糕，但有多糟却是个国家机密。他估计真实的合格率只有50%左右。2012年住建部城市供水监测中心总工程师宋兰合接受《新世纪》周刊采访时曾认可水质合格率仅为50%的判断，他个人判断，剔除掉事实上不合格的三类水源，再剔除部分一二类水源中实际不合格的部分，中国城市水源地真正合格的比例大约为50%。　　水源污染溯源　　谁污染了我们的水?最大一个原因是我们自己。　　随着我国城市化进程不断向前推进，居民生活用水均保持不断增长。根据国家统计局的数据显示，2000 年至2010 年，我国城市化率从36.22%上升至49.95%，10年间增长了13.63% 2000年，我国用水量为5498亿立方米，2011 年增长至6107.2亿立方米 同时我国人均用水量也从2000年的435.40立方米/年增长到了2010年的450.2立方米/年 与之相对应，产生了大量的污水排放，我国城镇生活污水排放量也由2003年2470115万吨/年上升到了2010年的3797830万吨/年，增长了53.75%。　　与此同时，我国城市污水处理率较低， 其主要原因是我国的城市污水处理厂建设滞后。民族证券分析师于娃丽在2013年6月发布的一份《水务行业增长趋势不改》的报告中介绍， 美国现在平均每1 万人就拥有1 座污水处理厂， 英国和德国分别为每7000 和8000人拥有1座污水处理厂。我国城镇人口中， 平均每150 万人才拥有1座污水处理厂。截至2011年底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3135座。　　另一方面，我国工业经济的持续高速发展加大了工业用水的需求，从而也产生了大量工业废水。从2003 年开始，我国工业增加值保持了年均25%的增幅，而同期工业用水量也同样保持增长，年均增幅超过3%。国家统计局统计数据显示，随着用水量的增加，废污水的排放量亦随之增加，由2003年的2122527万吨增长至2010年的2374732万吨，增长了11.88% 但总体看来，各项污染物排放指标呈现出得到控制的趋势，2010 年，工业废水排放化学需氧量排放量为434.77 吨，氨氮排放量为27.28 万吨，对应于2003 年的511.8 万吨、40.36 万吨略有一定比例的下降，但各项污染物的绝对量仍然较大，水资源污染的形势依然严峻。　　事实上，国家有严格的法律法规要求企业做好污水处理和排放工作，而且也有专门的规定要求污染企业远离水源地。&ldquo 法律都有，就是缺乏严格执行。&rdquo 刘文君说道。　　刘文君感慨道，虽然国家在水源治理上日趋重视，近年投入极大，奈何水体一旦受到污染，治理起来需要漫长的过程，据欧美日等国的经验，让水质恢复正常很可能长达二十年的时间。　　更令他忧心的是，随着东部经济结构调整，不少污染企业迁移到中西部地区，而我国多条河流的发源地集中在中西部，这些污染企业的排污治理问题不到位的话，等于把上游水域也污染了，或将加剧目前的水污染危机。　　面对包括水在内的整体环境恶化，威立雅环境服务的中国总经理周小华亦感伤：&ldquo 从1994年介入环保服务这么多年，环保好像并没有改善，我感到非常惭愧。&rdquo 　　拟投2万亿治理水污染　　据了解，环保部和水利部正在酝酿《水污染防治行动计划》，该计划投资达2万亿，将致力于恢复污染的水质和保障水质安全。　　除了投资，法律法规的保障上也将会加强。刘文君向记者透露，国家正在酝酿饮用水水源质量标准以及饮用水水源地管理制度。　　刘文君解释道，目前的水源地水质分级，参考的是《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)。该标准有109项地表水质指标，环保部通常只检测其中的23项基本项目，未测其余86项补充项目和特定项目。按此标准，按水质可将饮用水源分为五类。一二类为合格水源，三类以下均为不合格水源。　　至于三类水是否合格，按照环保部的统计口径，三类水也是合格的水源。可是在刘文君看来，三类水实际上并不是合格的饮用水水源，只是能够进入自来水厂进行处理的最低要求。　　此外，重要的是，环保部目前对水质的检测和分类，是基于地表水和各种生物要求的，并非单独为人类的饮用水设定的标准，因此水质中很多指标并不适用于自来水。　　国家城市给水排水工程技术研究中心总工程师郑兴灿亦曾指出，我国的水质指标较为混乱，总氮指标为例，饮用水指标比湖泊地表水更低。　　因此，不少专家都呼吁应该建立一套独立的饮用水水源质量标准，以及独立的水源地管理制度。据刘文君透露，这项工作在推进当中，何时出台质量标准尚无定论。

水环境危机正日益成为人类面临的最严重挑战之一，在一份关于全球水质分析的报道中提到：在全球范围的水体中，一共查出超过 2000 种对人体有害的污染物，其中在饮用水源或直接饮用水中查出 765 种，美国环保署（USEPA）提出水中 129 种必须控制污染物黑名单，许多污染物具有致癌、致畸、致人体突变等危害。我国水环境的形势同样非常严峻，体现在三个方面：第一，就整个地表水而言，受到严重污染的劣 V 类水体所占比例较高，全国约 10%，有些流域甚至大大超过这个数。如海河流域劣 V 类的比例高达 39.1%。 第二，流经城镇的一些河段，城乡接合部的一些沟渠塘坝污染普遍比较重，并且由于受到有机物污染，黑臭水体较多，受影响群众多，公众关注度高，不满意度高。第三，涉及饮水安全的水环境突发事件的数量依然不少。水环境保护事关人民群众切身利益，事关全面建成小康社会，事关实现中华民族伟大复兴中国梦。当前，我国一些地区水环境质量差、水生态受损重、环境隐患多等问题十分突出，影响和损害群众健康，不利于经济社会持续发展。为切实加大水污染防治力度，保障国家水安全，基于环境监督管理和国家新颁布的环境质量标准、污染源排放标准及有关规定的需要，《水和废水监测分析方法》（第四版）收集了许多监测的新项目、新技术、新方法，仅仅涉及到有机污染物就有300多种。2006年，卫生部颁布了新的《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）。新标准具有以下三个特点：一是加强了对水质有机物、微生物和水质消毒等方面的要求。新标准中的饮用水水质指标由原标准的 35 项增至 106 项，增加了 71 项。其中，微生物指标由 2 项增至6 项；饮用水消毒剂指标由 1 项增至 4 项；毒理指标中无机化合物由 10 项增至 21 项；毒理指标中有机化合物由 5 项增至 53 项；感官性状和一般理化指标由 15 项增至 20 项；放射性指标仍为 2 项。二是统一了城镇和农村饮用水卫生标准。三是实现饮用水标准与国际接轨。新标准水质项目和指标值的选择，充分考虑了我国实际情况，并参考了世界卫生组织的《饮用水水质准则》，参考了欧盟、美国、俄罗斯和日本等国饮用水标准。2015 年4 月，《水污染防治行动计划》（“水十条”）正式由国务院印发，“水十条”涉及了地表水、海水、地下水、饮用水、工业污水、城镇污水、农村污水、回用水等多种水体。作为全球著名的分析仪器厂商，岛津秉承“为了人类和地球的健康”这一理念，不断钻研领先时代、满足社会需求的科学技术。始终关注国内外各行业热点突发事件，及时提供全面、有效的解决方案。本册《岛津水质分析解决方案》收录了水中污染物 PPCPs、VOC、SVOC、 TOC 和重金属等应用方案实例。我们所做的一切，都是使水质分析更简单、更快速、更准确地得到分析结果。期待我们的努力能为您带来有益的帮助！ 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。

p class="F24 Fw L40 G2"　　a href="http://www.instrument.com.cn/news/20171220/236150.shtml" target="_blank" title="" style="font-size: 16px text-decoration: underline "span style="font-size: 16px "水质与水质分析仪器之水质指标篇/span/a/pp　　上回讲到了水质指标，现在来说说获取水质指标数据的工具：水质分析仪器。/pp　　目前，有三种形式的水质分析仪器，分别是：实验室分析仪器、便携式分析仪器以及在线水质分析仪器 /pp　　在线水质分析仪器，出现的时间最晚，但是成长迅速，特别是最近几年，备受关注，曝光率远超其他两种，成了炙手可热的网红-传说中的“后发优势”?/pp　　一起来看看：最近，在电视、报纸、网络、微博、微信等传统和非传统媒体上，凡是涉及到环境保护和水安全的场合，“自动监测”、“在线监测”这类字眼几乎都会现身。前段时间环保部召开关于国家地表水环境质量监测的会议，也明确提出来了“要加快推进水质自动站建设。逐步建立起以自动监测为主，手动监测为辅的监测模式?”(据说，这次会议的成果之一就是在2018年，政府会投资在全国范围内建设1200个地表水水质自动监测站，惊不惊喜?)/pp　　即将在2018年1月1日正式实施的“中华人民共和国环境保护税法”，在第十条的条文中更是明确规定：/pp　　i“应税大气污染物、水污染物、固体废物的排放量和噪声的分贝数，按照下列方法和顺序计算：/i/ppi　　(一) 纳税人安装使用符合国家规定和监测规范的污染物自动监测设备的，按照污染物自动监测数据计算 /i/ppi　　(二) 纳税人未安装使用污染物自动监测设备的，按照监测机构出具的符合国家有关规定和监测规范的监测数据计算 ”/i/pp　　解释一下：目前中国水污染物的自动监测设备分为流量监测设备和浓度监测设备两种(浓度与流量的乘积就是污染物总量)，浓度监测设备就是通常所说的在线水质分析仪器。/pp　　更重要的是：根据这部法律，环境税应税污染物排放量数据的取得，首先采用自动监测设备的数据，其次才是“监测机构出具的数据”-目前监测机构采用的分析仪器多是实验室或者少数便携式分析仪器(针对必须在现场测试的个别指标)。/pp　　可以说，这部环境税法正式以法律条文的形式确立了在线分析仪器的地位。/pp　　那么，这么“高端大气上档次”的在线水质分析仪器到底是何方神圣?为什么这样受追捧呢?/pp　　权威的定义是：按照国际标准化组织(ISO)代号为ISO15839《水质-在线传感器/分析设备的规范及性能检验》标准中的定义：在线分析传感器/设备(on-linesensor/analyzingequipment) ，是一种自动测量设备，可以连续(或以给定频率)输出与溶液中测量到的一种或多种被测物的数值成比例的信号。/pp　　听起来很高深的样子(权威总是这样的?)，有没有通俗点的说法呢?/pp　　有问题，找百度。/pp　　万万没想到，这一次度娘居然让我失望了，寻了半天，没找到一个比较令人信服的说法。/pp　　“求之不得，辗转反侧”。想来想去，似乎自己十年前在2007年“第二届在线分析仪器应用与发展国际论坛”大会发言时的非权威说法还比较容易理解：/pp　　“在线水质分析仪器是一类专门的自动化在线分析仪表，仪器通过实时、现场操作，实现从水样采集到(水质指标)数据输出的快速分析 在线水质分析仪器一般具有自动诊断、自动校准、自动清洗、故障报警等功能，在保证分析结果准确度的同时，可以实现无人值守自动运行。”/pp　　结合权威和非权威的说法，可以发现在线水质分析仪器最重要的特征有三个：自动、连续、实时 /pp　　手段是为目的服务的。作为获取水质指标数据的工具，对照上回讲到的获取水质指标的四种目的：span style="text-decoration: underline "了解杂质浓度 预测水质变化 控制和优化水处理工艺 评估水质安全 以及六大类水质指标：物理指标、成分指标、评估性综合指标、水质转化潜能指标、工艺指标、替代指标/span 我们来看看作为一种新技术出现的在线水质分析仪器，当年最先的应用突破点选择了哪里?/pp　　毋容置疑， 在“控制和优化水处理工艺”方面，凭借“实时、连续”的特点，在线水质分析仪器有着不可替代的作用。首先实现在线测量的是pH、浊度、溶解氧、ORP等重要的工艺指标 遇到有些工艺指标分析方法复杂或者测量周期长，不能满足流程工业自动控制要求的挑战，就轮到了替代指标的闪亮登场。/pp　　(现在很难考证第一台在线水质分析仪器具体出现在哪个年代、哪种场合了，个人猜测，第一台很可能是在线Ph计，用于酸碱调节的工艺控制)/pp　　从全球范围来看，目前在线水质分析仪器应用最多的细分领域还是水处理工艺过程控制。/pp　　在线水质分析仪器“自动、连续、实时”的特点，，除了应用于控制和优化水处理工艺过程，在了解特定污染物浓度和评估水质安全方面，相对于实验室和便携式分析仪器，也有着很大的优势。/pp　　自动化对于减少分析人员人力劳动的好处不言自明，更重要的是，由于仪器分析过程不用人工干预，人为误差也减少了。(这些年中国政府和环境管理部门一直都在努力消除各种人为因素对污染物排放数据的干扰(参见《环境监测数据弄虚作假行为判定及处理办法》等法规文件，以及环境数据造假入刑的各种新闻)。中国目前是全球采用在线水质分析仪器对污水排放进行自动监测最为普遍的市场，在线水质分析仪器又将成为环境保护税法规定的污染物(主要是氨氮、重金属、总磷/总氮等成分指标和COD等评估性综合指标)排放量计税工具之一，/pp　　估计很大一个原因就有作为自动化仪表的在线水质分析仪器在分析过程中无需人工干预这个特点)/pp　　同时，“连续、实时”的特点也使得在线水质分析仪器不仅可以连续提供水质指标的即时数据，还常常作为报警设备，水质指标一旦超过某个给定的安全值，仪器就会输出报警信号(在评估水质安全方面，实时报警的作用是非常重要的)。/pp　　优点还不止于此，再啰嗦两句关于操作人员健康安全的好处：/pp　　有些水样，比如含有较多有毒挥发性化学物质，人工分析时可能危害到分析人员的身体健康 又有些工作场所，在生产装置运行时，分析人员无法进入现场采取水样。最极端的例子是：在核电厂的一回路，由于较强的辐射，即使是穿戴有重型防护设备的操作人员，也只能短暂停留 但是核电厂运行过程中有些重要的水质指标数据(如溶解氧、溶解氢、电导率等)又必须及时获取。/pp　　这时，作为自动化设备的在线水质分析仪器的优势就更能体现出来了。/pp　　不过，虽然有着这样多的优点，无论从技术进步还是市场发展来看，在线水质分析仪器还是和其他任何新技术的发展历程一样，并不是一帆风顺的。/pp　　在初期，受制于相对过低的水资源费、水价以及废水排放需要支付的费用，当时在线分析仪器的投资和运行成本都比较高 而且那时在线水质分析仪器的稳定性、可靠性等还不一定能完全满足实际工作的要求 可以实现在线分析的水质指标也不是很多。/pp　　这两种因素造成了当时水工业行业的运行管理者和水处理工程师对采用在线水质分析仪器持有一种谨慎的态度，从而严重制约了在线水质分析仪器的发展和应用。(1973年，在英国伦敦召开的第一届水处理行业ICA(Instrumentation(仪表)、Control(控制)、Automation(自动化))专家会议上，当时与会专家达成的第一个共识就是：仪器数量不足是自动控制的主要障碍。大家认为根据当时仪器的发展程度，仅有浊度、溶解氧和电导率三种指标的测量较为可靠)。/pp　　“天生我才必有用”。随着人们对水质安全的重视、环保法规的更加严格，水资源费的不断上升，特别是在线水质分析技术和计算机信息技术的发展，在线水质分析仪器逐渐表现出成本性能优势(举例：相对于最初的模拟电路，数字电路技术在水质分析仪器中的采用，使得仪器的可靠性有了很大的提升，仪器设计和批量生产的成本得以大幅下降)，在水环境监测、水处理工艺过程过程控制、饮用水水质安全预警等诸多领域都得到越来越广泛的应用，也迅速在废水污染物排放的浓度监测与超标报警领域得到了应用。/pp　　前面谈了市场和应用，让我们回到在线水质分析仪器，扒一扒这种技术自身的发展与面临的挑战：/pp　　根据前文ISO标准的定义，有两种形式的在线水质分析仪器：在线分析传感器和比较复杂的自动化分析设备或者装置。/pp　　先来说说span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong在线水质分析传感器/strong/span：/pp　　国家标准GB/T7665《传感器通用术语》对传感器的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。在线水质分析传感器通常结构比较简单，通过直接和被测水样接触获得水质指标的数据。/pp　　在线分析传感器，最初可以测量的水质指标，主要是一些简单的物理指标和成分指标，如电导率、Ph、ORP、溶解氧等 接着是浊度、悬浮物浓度等光学原理的传感器 后来，出现了UV254等替代性指标的传感器 最近几年，随着仪器计算能力的提高、新材料的应用，离子选择电极法(测量污水中的氨氮、硝氮等重要工艺指标)、紫外荧光(测量水中油等)以及全光谱扫描原理(传感器一次可间接测量COD、BOD、TOC等多种有机物指标、浊度、硝氮、亚硝氮等多种水质指标)的传感器开始大量应用。/pp　　在线水质分析传感器在实际使用中主要面临两个方面的挑战：/pp　　传感器直接同水样接触，缺少了实验室人工分析时样品预处理及去除样品中干扰物质的过程，水质不同的水(含油、硫化物、重金属、悬浮物、高盐度、腐蚀性气体等各种杂质)，对传感器材质和结构的要求也是千差万别的，在仪器设计制造时必须充分考虑这些因素，才能保证获取准确的测量数据和保证仪器长时间的正常工作，所有这些，都会增加仪器的成本。/pp　　其次，由于传感器长时间同各种水质情况的水接触，仪器需要一定的维护量，特别是应用于各种工业废水等水质条件恶劣的样品时，仪器需要的维护量和维护费用会比较高。/pp　　个人看法：随着新的分析原理、方法的出现和应用，以及各种新材料的采用(几年前荧光化学法在溶解氧分析仪的应用就是非常好的一个例子)，传感器对复杂水质的适应性会得到提高 同时，物联网技术的应用，可以对传感器自身寿命及运行状态进行远程实时监测、管理以提高维护效率、降低维护成本。/pp　　还有，根据所检测水样的不同水质情况，进行差异化设计、制造也是一个有效的办法 比如：饮用水和海水、工业废水，即使是测量同一个水质指标，也选用不同材质、结构和制造工艺来生产传感器，以满足不同水质条件的要求。/pp　　更重要的是，和所有电子产品一样，传感器的成本必然会随着物联网时代大规模的应用出现超出想象力的下降。这时，免维护的一次性在线水质传感器将不再只是梦想。/pp　　接下来看看比较复杂的span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong水质自动化分析设备或者装置/strong/span：/pp　　许多水质指标数据的获得，都需要有一整套的装置来自动实现原来实验室人工分析的流程，比如：过滤、加热、加显色剂、混合、测量等等 另外，为了保证长时间连续运行的准确度，还需要定时对仪器进行校准(当然，也是自动的)，以及定期的人工维护。当下，在中国，可能在线COD分析仪是这种仪器中名气最大的一款。/pp　　这一类在线水质分析仪器结构复杂，多用于成分指标(TOC、SiO2、总磷、总氮、重金属等)和评估性综合指标(COD、碱度、硬度、生物毒性等)。这类仪器的发展也非常迅速，最近，市场出现了三维荧光原理的仪器，可以间接测量水中油、BOD、CDOM等等一系列的水质指标 流式细胞原理的在线水质分析仪也开始被用于连续监测饮用水中的细菌总数以及水源地、海水中的藻类分类及计数 还有包括X射线荧光、激光诱导击穿光谱(LIBS)等新原理的仪器，也开始在水中重金属的在线监测方面崭露头角。/pp　　一般来说，这类仪器的成本和价格要高于在线分析传感器(还记得以前做销售，向客户推荐在线COD分析仪时，客户说的话：买你这么小一台仪器，我一辆“帕萨特”就没有了)。/pp　　strong发展到今天，先进的在线水质分析仪器早已是“硬件+材料+软件+算法”四位一体的强大组合了。/strong/pp　　和传感器一样，这类仪器的成本问题也将会随着大规模的应用得到降低 而维护问题也可以通过设计的优化、新材料以及耐用元器件的采用得到改进，特别是，工业物联网技术的进步，可以实现这种精密设备的远程管理和诊断，通过有针对性的预维护等手段降低维护量及维护费用。/pp　　同样，再来说说面临的挑战：/pp　　今天的中国市场，大量的在线水质分析仪器被用于企业废水污染物排放自动监测，明年还将成为环境税的计税工具。这类在线水质分析仪器在实际应用中面临的主要挑战是数据的可靠性和准确度问题，造成问题的主要原因是：/pp　　在线水质分析仪器采用的测量原理和测量方法和实验室标准分析方法不太可能完全一致，存在方法误差 表现出来的现象是：仪器可以准确测量标准溶液(常常是单一化合物的水溶液)的浓度 但是对于实际水样，衡量是否准确的标准是和实验室人工方法的测量值比对，除了方法误差，还有可能存在人为误差的影响。/pp　　以COD(化学需氧量)为例，COD本来是一个条件参数，其定义是：在一定的条件下，水中的各种有机物质与外加的强氧化剂(如K2Cr2O7、KMnO4等)作用时所消耗的氧量 按照HJ828-2017《水质化学需氧量的测定重铬酸钾法》(标准取代了国标GB11914-1989)，标准的测量条件是：“水样加入试剂后，保持微沸2小时”等等 采用在线COD分析仪器，测量条件很难完全和标准要求的条件一致，这样，就有可能影响COD这个条件参数的在线分析仪器的准确度。/pp　　其次，对样品预处理的方法与流程和实验室标准方法不一致：受仪器连续运行及安装环境等一系列条件的限制，在线分析仪器采用的样品预处理系统很可能和相应水质参数对应的标准分析方法要求的预处理条件不一致，这样，也有可能对最终的测试结果带来影响。/pp　　针对这些问题，环境管理部门的技术人员开展了大量的“在线水质分析仪器适用性”研究和比对测试工作，并根据不同水质指标，制定了有十分严格而有针对性的比对测试流程和规范，希望可以找到一个好的解决办法。/pp　　需要说明的是：不是所有的在线分析仪器都需要面临如此严格的测量准确度要求。不同的使用目的，对仪器性能的要求也不尽相同。/pp　　根据应用目的的不同，在线水质分析仪器又可以分为监测型和过程型两类，监测型分析仪器用于单纯的水质监测，以测量成分指标和评估性综合指标为主，用来判断水质是否达到法规的要求，以及环境水质(地表水,地下水)和饮用水水质的报警和预警性监测，不参与水处理工艺过程控制 这类仪器对测量数据的准确度(精度、误差)要求较高，数据可以作为有关部门进行执法管理的依据 /pp　　过程型分析仪器主要用于水处理工艺过程监测,以测量工艺指标、替代指标为主，所测量的水质指标参与过程控制,以优化水处理工艺,提升水处理效率,实现水处理过程节能降耗 过程型仪器对仪器的可靠性和稳定性(具体的仪器指标是漂移和线性度、重复性)要求较高，要求仪器能够可靠地反应水质变化的趋势，以便为水处理过程控制提供依据。/pp　　除开法规执行带来的挑战，更大的挑战来自公众的需求：“人民群众日益增长的美好生活需要”/pp　　一般公众的想法是：既然有了在线水质分析仪器这种先进、“高大上”的自动化设备，特别是有了生物毒性分析仪这类评价性综合指标的分析仪器，了解我们身边的水质状况，回答诸如饮用水是否安全(能直接饮用)?工厂排出的废水是否对环境无害?门外那条小河、还有游泳池是否适合孩子们去玩耍?等等，应该是分分钟的事儿，再容易不过了吧?/pp　　“理想是丰满的，而现实是骨感的”/pp　　能实时回答这些问题场景也许会发生在不太久的将来，但是在现实的今天，许多都还做不到。/pp　　上面这些问题通通都涉及到了人们了解水质指标的终极目标-“评估水质安全”，非常复杂，复杂问题的讨论总是需要太多时间，这次留下悬念，如果有缘，这个问题我们下次再聊。/pp style="text-align: right "strong（供稿：重庆昕晟环保科技有限公司 总经理程立）/strong/p